Top.Mail.Ru
? ?

Previous Entry | Next Entry

Небесный огонь

Оригинал взят у antihydrogen в Небесный огонь

Откуда взялась зеленая полоса над краем Земли на этих фотографиях:



Poll #2019569 Опрос про зеленую полосу над краем Земли
This poll is closed.

Зеленая полоса - это ...

преломление и рассеяние солнечного света атмосферой
17(47.2%)
результат сьемки в искуственных цветах
0(0.0%)
хроматическая абберация
4(11.1%)
фотошоп
0(0.0%)
свечение из-за химической реакции
7(19.4%)
громадные стаи светлячков
8(22.2%)


Называется это явление собственное свече́ние атмосфе́ры. Но ниже я буду называть его простым и емким словом airglow. И это хемилюминесценция, то есть свечение, возникающее при химических реакциях.

В термосфере, слое атмосферы на высоте более 85 км, днем молекулы кислорода разлагаются на атомы ультрафиолетовым излучением Солнца. При обратном объединении атомов в молекулу выделяется энергия. Но чтобы объединение состоялось, нужно трехчастичное столкновение – в одной точке должны одновременно встретиться два атома кислорода и еще что-то. Это «что-то» нужно, чтобы забрать выделившуюся при образовании молекулы кислорода энергию. Это приводит к двум последствиям. Во-первых, поскольку воздух в термосфере очень разрежен и трехчастичные столкновения случаются редко, реакция идет очень медленно, и атомарного кислорода хватает на всю ночь. Во-вторых, «что-то» потом может испустить полученную энергию в форме квантов света.

Конкретно зеленый цвет дает такая последовательность процессов:
  O + O + O -> O2 + O(1S)
  O(1S) -> O + hν
То есть два атома кислорода соединяются в молекулу, а выделившаяся энергия тратится на возбуждение третьего атома кислорода, который и испускает зеленый свет при переходе в основное состояние.

Желтоватый оттенок вносят возбуждённые атомы натрия, образующиеся в серии реакций:
  Na + O + любая молекула -> NaO* + любая молекула
  NaO* + O -> O2 + Na(2P)
  Na(2P) -> Na + hν
То есть натрий работает как катализатор превращения атомарного кислорода в молекулярный, забирая за посредничество получившуюся при этом энергию. В термосферу натрий попадает из метеоритной пыли.

Внимательный зритель может заметить на второй фотографии еще и красную полосу, находящуюся над зеленой. Это излучает возбужденный гидроксил-радикал OH, образующийся при реакции озона с атомарным водородом.

Не надо путать airglow с северным сиянием. В северном сиянии конечными излучателями работают возбужденные атомы тех же элементов, чаще всего кислорода (оттого и цвета похожи), но источником энергии служат не химические реакции, а быстрые частицы, выпадающие из радиационных поясов Земли.
Северное сияние и airglow на одной фотографии. Airglow слабее и однородно по яркости

Так же не надо путать nighttime airglow (про которое речь выше) с daytime airglow – это когда атомы возбуждаются напрямую солнечным светом. В некоторых научно-популярных текстах объясняют nighttime airglow фосфоресценцией – типа, атомы переходят в возбужденное состояние днем, а потом ночью испускают. Но это неправильное объяснение – атомы возвращаются в основное состояние самое долгое за несколько сот секунд, так что фосфоресценция не может внести никакого вклада в ночное свечение.

Замечу еще, что в обеих википедиях написано несколько расплывчатое утверждение, из которого можно счесть, что основной источник свечения – реакция атомарного кислорода с атомарным азотом с образованием возбужденного оксида азота NO. Такой процесс действительно есть, но оксид азота излучает в инфракрасной области, и невооруженным глазом такое свечение увидеть невозможно. Желающие поправить википедию могут нагуглить АИ по ключевым словам Barth two-step mechanism.

Comments

( 10 comments — Leave a comment )
dsgtq_qfle
Aug. 20th, 2015 08:33 pm (UTC)
Ух ты!
2born
Aug. 20th, 2015 08:35 pm (UTC)
Отож! Век живи - век учись...
d_integral
Aug. 21st, 2015 07:24 am (UTC)
И на Марсе такое тоже есть)
Просто, наверное, многие путают с зеленым краешком Солнца на закате, которое как раз из-за преломления света как раз..
А красиво!
2born
Aug. 21st, 2015 05:50 pm (UTC)
Вот совершенно этого не знал, век живи - век учись!
aspidisca
Aug. 21st, 2015 07:32 pm (UTC)
"в искуственных цветах"
Вот оно как по-русски называется, оказывается.
2born
Aug. 21st, 2015 07:34 pm (UTC)
Ага, а я всегда говорил "в условных")))
aspidisca
Aug. 21st, 2015 07:40 pm (UTC)
"В условных" ещё лучше. А я никак не называла, писала английское выражение с комментарием, что это такое.
2born
Aug. 21st, 2015 07:41 pm (UTC)
А я не помню, как на английском))))
aspidisca
Aug. 21st, 2015 07:44 pm (UTC)
Так и я не помню, я же не по памяти писала, а непосредственно в момент обнаружения картинки, причём путём копирования (терпеть не могу латинские буквы на клавиатуре искать).
2born
Aug. 21st, 2015 07:45 pm (UTC)
:)))
( 10 comments — Leave a comment )

Latest Month

April 2024
S M T W T F S
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930    

Tags

Comments

Powered by LiveJournal.com
Designed by chasethestars